2.3系统级的电安全防护措施及分析
对于电击防护而言,仅仅采取基于设备自身的防护措施是远远不够充分的,还需采取一些施加在高压电气系统上的防护措施。
(1)等电位连接在电动汽车动力系统中,可以使用将电气设备的外露可导电部件直接或通过保护导体和车辆底盘相连接的方法来进行等电位连接。
等电位连接的作用如图37所示,该方法将直流电气设备外壳和车辆底盘直接连接。采用等电位连接后,该设备外壳与车身为相同电位,当该设备正极发生对外壳漏电故障时,即使人员接触到该设备带电的外壳,因为人体被等电位连接线短路,所以不会有危险的电流流过,从而避免了电击。
等电位连接所使用的保护导体的电阻值应满足下面的导电性试验要求:用一个不超过60V (DC)的电压,以动力电路最大电流的1.5倍或25A的电流(取两者中较大值)通过任何一两个进行等电位连接的外露可导电部件,持续时间最少5s,测量其电压降。根据电流与电压降计算得到的保护导体的电阻值不应超过0. 1Ω。
(2)保护接地保护接地是将电气设备的外露可导电部分用保护线和大地直接连接的防护措施。保护接地通常可作为一种电击防护措施应用在电动汽车充电系统中。如图38所示为对电动汽车车身采用保护接地的措施,即使用PE线直接接地,系统实际为TT形式。这时若人员站在地面上接触到带有危险电压的设备外壳(例如图38中所示的电动汽车车身外壳),因为保护线PE的电阻很小,所以人体两端承受的电压也很小,通过人体的漏电流也就会很小(大部分漏电流由PE线经大地流回电网,如图38中虚线所示),从而使得人员的间接电击危险性显著降低。
(3)保护接零保护接零通常可作为一种电击防护措施应用在电动汽车充电系统中,如图39所示为一种应用示例。对充电机外壳采用保护接零,利用PE线将外壳和供电电网的保护零线连接起来,实际构成TN系统(图39为TN-S系统)。
采用保护接零时,一方面,因为设备外壳通过保护导体连接到电网保护零线,设备对外壳绝缘出现故障时漏电流会流回电网电源中性点,即这时会造成故障相线对零线的单相短路故障,巨大的短路电流会促使线路上的过电流和短路保护装置或者熔断器动作,切断电源,消除电击危险;另一方面,同保护接地相似,保护线PE电阻很小,可以降低人员间接接触时两端承受的电压,从而降低电击危险性。
(4)电气隔离电气隔离主要用于电动汽车充电系统中,采用交、直流隔离的充电机是目前进行电气隔离时最常用的方法。
(5)自动断路功能当存在某些特殊情况(例如碰撞、绝缘不良、高压电气回路不连续、过电流及短路等)时,自动断路功能可在没有使用者干预的条件下,通过断路器等装置将高压电气回路切断,从而达到保护人员和电气系统安全的目的。自动断路装置应具备人工复位的能力。
①碰撞监测及保护当汽车发生碰撞事故时碰撞传感器向主控装置发送信号,主控装置接到信号后立即切断动力电路,从而实现电动汽车发生碰撞事故时的自动断开。